(57)【要約】【課題】発電要素が収納される有底の電池ケースの開口部に、補強板、絶縁ガスケット、および封口板の順に収納し、前記電池ケースの側面外周から内側に向けて溝部が設けられている扁平電池であって、落下衝撃による耐漏液性に優れた扁平電池を提供する。【解決手段】電池ケースの側面外周から内側に向けて設けられている溝部が、電池ケースの肉厚の１２５％〜２００％の溝深さで、補強板の下面に沿うように補強板と平行に設けられている扁平電池。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素が収納されている有底の電池ケースの開口部に、補強板、絶縁ガスケットおよび封口板の順に収納し、前記電池ケースの側面外周から内側に向けて溝が設けられている扁平電池であって、
前記溝部は前記電池ケースの肉厚の１２５％〜２００％の溝深さで、前記補強板の下面に沿うように補強板と平行に設けられている扁平電池。
【請求項２】
前記補強板に凹部、前記絶縁ガスケットに凸部、または前記補強板に凸部、前記絶縁ガスケットに凹部を設け、前記補強板と絶縁ガスケットとが嵌合されている請求項１に記載の扁平電池。
【請求項３】
前記絶縁ガスケットは、断面略Ｌ字状のＬ字終端部から下方向に向けて延出したスカート部を有し、前記スカート部は前記補強板内部に配設されている請求項１または請求項２のいずれかに記載の扁平電池。
【請求項４】
有底電池ケースの開口上端部から補強板を挿入する工程、前記電池ケースと前記補強板とを接続する工程、前記電池ケースに接続された前記補強板の下面に沿うように、補強板と平行に、前記電池ケースの肉厚の１２５％〜２００％の溝を入れる工程、前記補強板の上に、絶縁ガスケットと封口板の順に挿入する工程、前記電池ケースの開口上端部をかしめにより封口する工程を順次実施する扁平電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐漏液性と耐衝撃性に優れた扁平電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、民生用電子機器のポータブル化、コードレス化が進んでおり、これら電子機器に搭載される駆動用電源として、小型、軽量でかつ高エネルギー密度を有する非水電解液二次電池が使用されている。
この二次電池の形状としては、円筒形、扁平形のものがあり、封口方法としては、かしめ封口やレーザー封口されているが、かしめ封口による扁平電池はスペース効率が良く、安価な二次電池である。
【０００３】
扁平電池は、有底の電池ケースの中に非水電解液と共に発電要素が収納されている。電池ケースの開口部には、補強板、絶縁ガスケット、および封口板が、その順に収納されている。電池ケースの側面外周から内側に向けて溝部が設けられ、その溝部で補強板が保持されている。加えて、電池ケースと補強板とをレーザー溶接により接続し、補強板を固定している。
【０００４】
従来、電池ケースの側面外周から内側に向けて設けられた溝部の溝深さは、電池ケースの肉厚より浅いものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２０４１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の扁平電池は、電池ケースと補強板との溶接強度が弱く、電池に落下などの衝撃を与えた場合、溝部の溝深さが電池ケースの肉厚より浅いため、電池ケースとの溶接が外れた補強板は、発電要素側に移動する可能性がある。補強板が発電要素側に移動することに伴い、絶縁ガスケットと封口板も移動する。その結果、電池の封口部において、電池ケースと絶縁ガスケットとの間に隙間ができ、非水電解液が電池の外部に漏れ出るという問題がある。
【０００６】
したがって、本発明は、このような従来の課題を解決するもので、扁平電池が落下などの衝撃によって、電池ケースと補強板との溶接が外れた場合においても、溝部の溝深さを電池ケースの肉厚より大きくすることによって、補強板が溝部に支えられ、電池の封口性能を維持することができるので、耐漏液性に優れた扁平電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、発電要素が収納される有底の電池ケースの開口部に、補強板、絶縁ガスケット、および封口板の順に収納し、前記電池ケースの側面外周から内側に向けて溝が設けられている扁平電池であって、前記溝部は前記電池ケースの肉厚の１２５〜２００％の溝深さで前記補強板の下面に沿うように補強板と平行に設けられている扁平電池であり、前記補強板に凹部、前記絶縁ガスケットに凸部、または前記補強板に凸部、前記絶縁ガスケットに凹部を設け、前記補強板と絶縁ガスケットとが嵌合されていることが好ましく、前記絶縁ガスケットは、断面略Ｌ字状のＬ字終端部から下方向に向けて延出したスカート部を有し、前記スカート部は前記補強板内部に配設されていることが好ましい。
【０００８】
また、本発明は、有底の電池ケースの開口上端部から補強板を挿入する工程、前記電池ケースと前記補強板とを接続する工程、前記電池ケースに接続された前記補強板の下面に補強板と平行に、前記電池ケースの肉厚の１２５％〜２００％の溝を入れる工程、前記補強板の上に、絶縁ガスケットと封口板の順に挿入する工程、前記電池ケースの開口上端部をかしめにより封口する工程を順次実施する扁平電池の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の扁平電池およびその製造方法により、落下などの衝撃試験において、補強板と封口板とが発電要素側へ移動することがなくなり、衝撃に対する耐漏液性を向上させることができ、耐漏液性に優れた扁平電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい形態について、図面を用いて説明する。
【００１１】
図１の概略断面図に示すように、有底の電池ケース２の中に非水電解液と共に発電要素６が収納されている。電池ケース２の開口部には、枠体５、補強板４、絶縁ガスケット３および封口板１が、その順に収納されており、電池ケース２の側面外周から内側に向けて溝部８が形成されている。この溝部８の溝深さ７において、溝深さ７が浅い場合は、電池が落下などの衝撃によって、電池ケース２と補強板４との溶接強度が弱く、この溶接が外れた場合、補強板４と封口板１とが発電要素６側へ移動し、漏液する可能性がある。
【００１２】
逆に、溝深さ７が深い場合は、溝入れ時に電池ケース２が破断したり、電池に落下などの衝撃を与えると電池ケース２の溝部８の薄肉部で破断する場合がある。このようなことを鑑み、溝部８の溝深さ７は、電池ケース２の肉厚に対して１２５％〜２００％の範囲とする。
【００１３】
溝部８は、前記補強板４の下面に沿うように補強板４と平行に設ける。溝部８は、補強板４の下面に沿うように補強板４と平行に設けることにより、補強板４と溝部８との接触面積を増やすことができる。電池に落下などの衝撃を与え、電池ケース２と補強板４との溶接強度が弱く、それらの溶接が外れた場合においても、補強板４と封口板１とが発電要素６側へ移動することがないため、耐漏液性に優れた扁平電池を得ることができる。
【００１４】
そして、図２の概略断面図に示すように、前記補強板４に凹部、前記絶縁ガスケット３に凸部、または前記補強板４に凸部、前記絶縁ガスケット３に凹部を設け、前記補強板４と絶縁ガスケット３とを嵌合させることにより、絶縁ガスケット３が電池内部に滑り込まないようにできる。その結果、電池ケース２と封口板１とで挟まれた絶縁ガスケット３が肉痩せすることを抑制することができ、耐漏液性に優れた電池を得ることができる。加えて、電池に落下などの衝撃を与えた場合においても、補強板４と絶縁ガスケット３とが嵌合されていることにより、補強板４と絶縁ガスケット３とがずれないようにすることができ、衝撃に対しても耐漏液性に優れた扁平電池を得ることができる。
【００１５】
さらに、図３の概略断面図に示すように、絶縁ガスケット３は、断面略Ｌ字状のＬ字終端部から下方向に向けて延出したスカート部を有している。スカート部は補強板４内の空間に配設されている。
【００１６】
発電要素６の片方の電極である正極に接続された正極リード９は、外部端子を兼ねる封口板１に接続されており、もう片方の電極である負極は電池ケース２に接続されている。補強板４は、電池ケース２と溶接により導電接続されているため、電池ケース２と同一の極となる。
【００１７】
絶縁ガスケット３にスカート部がない場合は、充電状態の電池に衝撃が加えられ、封口板１に溶接により接続された正極リード９が、封口板１から外れた際、外れた正極リード９が補強板４や電池ケース２と接触する可能性がある。その場合、充電状態にある発電要素６が内部短絡し、電池の温度が異常上昇することになる。そこで、補強板４内に、絶縁ガスケット３の断面略Ｌ字状のＬ字終端部から下方向に向けて延出したスカート部を配設することにより、正極リード９が外れた場合でも、外れた正極リード９が補強板４や電池ケース２とショートすることを防止することができ、より好ましい。
【００１８】
次に、本発明の扁平電池の製造方法について説明する。
【００１９】
有底の電池ケース２の開口部上端から枠体５、補強板４を挿入する。電池ケース２と補強板４とを溶接により接続する。電池ケース２と溶接によって導電接続された補強板４の下面に沿うように、補強板４と平行に、前記電池ケース２の肉厚の１２５％〜２００％の溝深さ７になるように溝部８を形成する。補強板４の上に、絶縁ガスケット３、封口板１の順に挿入する。電池ケース２の開口上端部を内側にかしめ、絶縁ガスケット３を介して電池ケース２と封口板１とを封口する製造方法である。
【００２０】
なお、前記電池ケース２と前記補強板４とを溶接により接続する方法としては、レーザーによる溶接や、抵抗溶接が好ましい。
【００２１】
電池ケース２と補強板４とを溶接により接続した後、補強板４の下面に溝８を入れることにより、補強板４に沿って平行な溝部８をいれることができるので、補強板４と溝部８との接触面積を増やすことができる。電池に落下などの衝撃が加えられ、電池ケース２と補強板４との溶接強度が弱く、それらの溶接が外れた場合においても、補強板４と封口板１とが発電要素６側へ移動することないため、耐漏液性に優れた扁平電池を得ることができる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例および比較例を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができる。
【００２３】
図１の概略断面図に示すように、まず、肉厚０．２０ｍｍの有底の電池ケース２の中に、発電要素６を収納した。発電要素６は、正極集電体（図示せず）に正極合剤（図示せず）が塗着された正極板（図示せず）と、負極集電体（図示せず）に負極合剤（図示せず）が塗着された負極板（図示せず）とが、セパレータ（図示せず）を介して、渦巻き状に巻かれている。発電要素６の最外周は、負極集電体（図示せず）が巻かれており、負極集電体（図示せず）には、負極リードが溶接により接続されている。発電要素６の最内周は、正極集電体（図示せず）に溶接により接続された正極リード９が配設されている。このように作製した発電要素６の最外周には、渦巻き状に巻いた正負極板とセパレータ（図示せず）とがほぐれないように、絶縁テープ（図示せず）を貼着した。
【００２４】
電池ケース２の開口上端部から、枠体５を挿入した。枠体５は、発電要素６と補強板４との接触を防止するための絶縁体の役目を担っている。補強板４を電池ケース２に対して、所定の位置に固定した状態で、電池ケース２の外部からレーザー溶接により、電池ケース２と補強板４とを溶接した。溶接した補強板４の下面に沿うように、補強板４と平行に、電池ケース２の側面外周から内側に向けて溝部８を設けた。
【００２５】
負極リードを電池ケース２に溶接により接続する。非水電解液（図示せず）を補強板４の孔から注入した。絶縁ガスケット３が嵌め合わされた封口板１の底部に、正極リード９
の先端をレーザー溶接により接続した。正極リード９が溶接された封口板１を、補強板４の上に配設する。かしめ金型でかしめることにより、電池ケース２の開口上端部を、絶縁ガスケット３を介して、封口板１とを封口した。扁平電池のサイズは、幅３４ｍｍ、高さ５１ｍｍ、厚み５．３ｍｍであった。
【００２６】
以下に、電池ケース２の側面外周から内側に向けて形成した溝部８について詳細に説明する。
【００２７】
（実施例１〜実施例４）
溝部８の溝深さ７については、作製した扁平電池の縦断面から測定し、表１に示す。これ以外は、前述した通りの扁平電池を作製した。
【００２８】
（比較例１）
溝部８の溝深さ７は、電池ケース２の肉厚と同じ０．２０ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして比較例１の扁平電池を作製した。
【００２９】
（比較例２）
溝部８の溝深さ７は、電池ケース２の肉厚の２２５％に相当する０．４５ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして比較例２の扁平電池を作製した。
【００３０】
（比較例３）
電池ケース２の開口上端部から、枠体５、補強板４を挿入し、補強板４を電池ケース２に対して、所定の位置に固定した状態で、電池ケース２の外部からレーザー溶接により、電池ケース２と補強板４とを溶接した。
【００３１】
図４に示すように、溶接した補強板４の上方の位置にて、電池ケース２の側面外周から内側に向けて溝部８を設けた。このときの溝部８は、溝深さ７は０．３０ｍｍで実施例２と同様であったが、補強板４と平行ではなかった。これ以外は、実施例２と同様にして比較例３の扁平電池を作製した。
【００３２】
（実施例５）
図２の概略断面図に示すように、補強板４の上面に凹部を有し、絶縁ガスケット３の底面に凸部を有し、補強板４の上面の凹部と絶縁ガスケット３の底面の凸部とが嵌合されている場合について具体的に説明する。
【００３３】
補強板４が絶縁ガスケット３と嵌合する上面の凹部の寸法は、幅０．３ｍｍ、深さ０．３ｍｍとし、絶縁ガスケット３の底面凸部の寸法は、幅０．２５ｍｍ、高さ０．２５ｍｍとした以外は、実施例２と同様にして実施例５の扁平電池を作製した。
【００３４】
（実施例６）
実施例５と逆に、補強板４が絶縁ガスケット３と嵌合する上面の凸部の寸法は、幅０．２５ｍｍ、高さ０．２５ｍｍとし、絶縁ガスケット３の底面凹部の寸法は、幅０．３０ｍｍ、深さ０．３０ｍｍとした以外は、実施例５と同様にして実施例６の扁平電池を作製した。
【００３５】
（実施例７）
図３の概略断面図に示すように、絶縁ガスケット３が、断面略Ｌ字状のＬ字終端部から下方向に向けて延出したスカート部を有している場合について具体的に説明する。
【００３６】
絶縁ガスケット３が、断面略Ｌ字状のＬ字終端部から下方向に向けて延出したスカート
部を設けた以外は、実施例２と同様にして実施例７の扁平電池を作製した。
【００３７】
（実施例８）
絶縁ガスケット３が、断面略Ｌ字状のＬ字終端部から下方向に向けて延出したスカート部を設けた以外は、実施例５と同様にして実施例８の扁平電池を作製した。
このようにして作製した実施例１〜８、比較例１〜比較例３の扁平電池、各３０個を用いて、落下衝撃試験による耐漏液性を評価した。落下衝撃試験の方法としては、タイル板から垂直方向に１．７ｍの高さから、扁平電池を倒立方向、すなわち封口板１側から落下させた。この試験は、落下により封口部にダメージを与え、故意的に破壊し、漏液を加速させる評価である。５回落下させる毎に、漏液の有無観察を行った。漏液の有無観察は、電池ケース２の開口端部と絶縁ガスケット３との間、封口板１と絶縁ガスケット３との間および溝部８から漏れ出した非水電解液を、拡大鏡により目視で観察した。漏液が観察された扁平電池は、落下衝撃試験の継続評価を止めた。漏液した電池の個数は累積でカウントした結果を表1に示した。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１より、実施例１〜４の扁平電池は、溝部８の溝深さ７が電池ケース２の肉厚と同じである比較例１の扁平電池が、落下回数３０回で漏液が観察されたのに対し、落下回数４０回でも漏液なかった。比較例１の漏液した扁平電池の縦断面を観察すると、電池ケース２に溶接された補強板４が外れ、発電要素６側に入り込んでいた。このことから、溝部８の溝深さ７は、電池ケース２の肉厚の１２５％以上とする必要があることが明らかになった。
【００４０】
また、比較例２の漏液した扁平電池の溝部８を観察すると、溝を入れる際に、溝部８の電池ケース厚みが非常に薄くなっており、落下衝撃試験により、破断し漏液したと考えられる。
【００４１】
比較例３の場合、補強板４の上方に溝部８を設けることにより、封口板１を確実に固定することができたが、比較例１と同様に、漏液した扁平電池の縦断面を観察すると、電池ケース２に溶接された補強板４が外れ、発電要素６側に入り込んでいた。
【００４２】
以上のことから、溝部８は、補強板４の下面に沿うように補強板４と平行に形成し、溝深さ７は、電池ケース２の肉厚に対して、１２５％〜２００％の範囲に設定する必要があることが明らかになった。
【００４３】
補強板４に凹部、絶縁ガスケット３に凸部、または補強板４に凸部、絶縁ガスケット３に凹部を設け、補強板４と絶縁ガスケット３とを嵌合させた実施例５、実施例６の扁平電池は、落下回数５０回でも漏液が観察されなかったが、補強板４と絶縁ガスケット３とを嵌合させなかった実施例２の扁平電池が、落下回数５０回で１／３０個漏液が観察された
のに対し、耐漏液性が向上していることから、補強板４と絶縁ガスケット３とを嵌合させることが好ましいことがわかった。
【００４４】
また、漏液が観察されなかった実施例及び比較例の扁平電池を分解すると、封口板１に溶接された正極リード９が外れているものが認められ、実施例７、実施例８の扁平電池のように、絶縁ガスケット３にスカート部を設けることにより、落下衝撃試験により、封口板１に溶接された正極リード９が外れた場合でも、絶縁ガスケット３のスカート部が、補強板４と正極リード９の接触を防止することができ、内部短絡を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
電池ケースの肉厚の１２５％〜２００％の溝深さで補強板の下面に沿うように補強板と平行に溝部が設けられているので、落下などの衝撃に対する耐漏液性に優れた扁平電池を提供することができ、ノートパソコン、携帯電話、デジタルスチルカメラなどの小型携帯機器の駆動用電源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる扁平電池の縦断面図
【図２】本発明の第２の実施形態に係わる扁平電池の縦断面図
【図３】本発明の第３の実施形態に係わる扁平電池の縦断面図
【図４】従来例に係わる扁平電池の縦断面図
【符号の説明】
【００４７】
１    封口板
２    電池ケース
３    絶縁ガスケット
４    補強板
５    枠体
６    発電要素
７    溝深さ
８    溝部
９    正極リード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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